JP2582122B2 - 車両位置検出装置の地図メモリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は位置検出方式に関し、さらに詳細にいえ
ば、道路交通網の任意の箇所を走行している車両の位置
を、電波等により外部からデータの供給を受けることな
く検出する車両位置検出装置の地図メモリに関する。

＜従来の技術＞ 従来から道路交通網の任意の箇所を走行している車両
の位置を検出する装置としては、距離センサと、方位セ
ンサと、地図メモリと、両センサからの出力信号に必要
な処理を施す処理装置とを具備し、車両の走行に伴なっ
て生ずる距離変化量、および方位変化量を積算しながら
車両の現在位置データを得、この現在位置データと、予
めメモリに格納されている道路交通網データとを比較
し、現在位置データの道路からのずれ量を累積誤差とし
て算出し、上記現在位置データに対して累積誤差分の補
正を行ない、現在位置データを道路データに一致させる
ようにした地図マッチング方式が提案されている（米国
特許第3,789,198号明細書、特開昭58−99715号公報、特
開昭58−113711号公報、“LANDFALL A HIGH−RESOLUTIO
N AUTOMATIC VEHICLE−LOCATION SYSTEM",D.KING,GEC J
ournal of Science ＆ Technology,Vol.45,No.1,1978、
および「自動車走行電子技術に関する試験研究」財団法
人自動車走行電子技術協会・昭和57年３月参照）。

上記何れの位置検出装置においても、地図メモリは、
書面による道路地図から道路の中心線を求め、その中心
線を直線近似させたデータを、位置検出の為の道路交通
網データとして格納している。

また、上記以外にも、実際の車両走行軌跡を格納して
おき、この格納したデータを道路交通網データとする、
いわゆるプレイバック方式がある（米国特許第3,715,57
2号明細書参照）。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上記道路地図帳（書面）から求められ
る道路中心線の直線近似データを格納した地図メモリで
は、道路中心線の直線近似データと、実際に車両が走行
する走行軌跡とは異なる場所があるため（第２図、第４
図参照）、このような場所を走行すると誤差が生ずる。
特に、多数の道路が密集している都市部を走行する場合
においては、多くの分岐点、交差点を通過しながら走行
するため、誤差に基いて検出される位置が、実際の位置
と隣接道路との間の中間に達した場合には、道路の選択
を誤る可能性が高い。

第４図に基いてさらに詳細に説明すれば、左折角度が
鋭角な交差点（ａ）があり、交差点（ａ）を左折後、右
折路（ｂ）に進入する場合であって、該右折路に近接す
る道路（ｃ）が存在する場合には、交差点（ａ）の左折
角度が狭いため、道路の中心線（ｄ）と車両の走行軌跡
（ｅ）との距離差が大きく、この誤差が、右折路（ｂ）
に隣接する右折路（ｃ）との距離が同等、或はそれ以上
になるため、実際には、右折路（ｂ）に進入したにも拘
わらず破線で示すように右折路（ｅ）を検出してしまう
ことになる。

また、プレイバック方式においては、実際の走行軌跡
をデータとしているので、上記交差点走行における距離
誤差は発生しない。しかし、プレイバック方式では、実
際に走行する必要があり、広範囲にわたって道路網デー
タを作成するのは、不可能である。

＜発明の目的＞ この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであ
り、道路地図データの誤差を極力少なくして正確な車両
の現在位置を検出することができる位置検出装置の地図
メモリを提供することを目的としている。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための、この発明の位置検出装
置の地図メモリは、上記道路地図が、道路の中心線を直
接近似させたデータとともに、次の（ａ）から（ｅ）ま
でのデータのうち、いずれかのデータ又はこれらを組み
合わせたデータを有するものである。

（ａ）鋭角に折れ曲がっている道路において、コーナー
に走行軌跡に近似させて設定したダミーリンクのデー
タ、 （ｂ）右左折車両のために補助道路が付設されている道
路において、当該補助道路に近似させて設定したダミー
リンクのデータ、 （ｃ）交差点の前後で道路の中心点がずれている道路に
おいて、道路の中心点をずらして１つのノードで代用
し、この代用ノードと隣接ノードとを接続した場合の、
これらの代用ノード及び代用リンクのデータ、 （ｄ）上下線で分離する道路において道路の中心点をず
らしたノードで代用し、この代用ノードと隣接ノードと
を接続した場合の、これらの代用ノード及び代用リンク
のデータ、 （ｅ）上り線と下り線とが分離し、かつ、渡りが可能に
なっている道路において設定した渡りリンクのデータ。

＜作用＞ 以上の位置検出装置の地図メモリであれば、所定タイ
ミング毎に走行距離、および方位変化量を得て積算し、
積算データに基いて、メモリに格納している道路地図の
何れかの道路上における自己の位置を検出する場合にお
いて、メモリに格納している道路地図が、道路の中心線
を直接近似させたデータと、上記（ａ）から（ｅ）まで
のデータのうち、いずれかのデータ又はこれらを組み合
わせたデータとで構成されているので、道路の中心線と
実際の走行軌跡との距離差による誤差の発生を減少させ
ることができ、メモリに格納している道路網データに基
いて車両の位置検出を正確に行なうことができる。

さらに詳細に説明すれば、道路の中心線を直線近似さ
せたデータは、道路地図帳に基いてノードを設定し、ノ
ード間を道路網に従ってリンクにより接続することによ
り、作成することができる。また、上記（ａ）から
（ｅ）までのデータのうち、いずれかのデータ又はこれ
らを組み合わせたデータは、道路の中心線と車両の走行
軌跡との距離が所定値以上の場所（例えば、左折角度の
急な交差点等）を、道路地図帳から検索し、実際の走行
軌跡に近似したノードとリンクを設定することにより、
作成することができる。そして、上記道路の中心線を直
線近似させたノードとリンク、および走行軌跡に近似さ
せたノードとリンクをメモリに格納する。

従って、所定タイミング毎に走行距離、および方位変
化量を得て積算したデータと、上記メモリに格納した道
路網データとがマッチングする道路を検出すると共に、
該検出した道路上の右折、左折、カーブ点等のノード位
置に基いて正確な位置をも検出することができる。

＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明す
る。

この発明の実施例に係る道路地図メモリは、道路地図
帳（例えば、縮尺1/2500図の地図の都市計画図）に基い
て、道路の中心線を直線近似させたノード・リンクを設
定すると共に、所定場所の車両の走行軌跡を直線近似さ
せたノード・リンクを設定し、該ノード・リンクからな
る道路網データ（分岐部間の距離等を示すノードとリン
クとの組合せデータ）を、半導体メモリ、カセットテー
プ、CD−ROM等に格納するものである。

第１図は道路の線を直接近似させるためのノード・リ
ンクの設定を説明する図であり、道路地図帳に基いて交
差点の中心（10）、および道路のカーブ部（20）にノー
ド（30）を設定し、該ノード（30）間をリンク（40）で
接続して道路を直接近似させている（第１図Ａ参照）。

上記ノード（30）は合流部、分岐部、屈曲部にも設定
されるものであり、橋（50）、立体交差路（51）、トン
ネル（52）等の道路の属性が変わる場所の前後にも設定
される（第１図B,C,D参照）。尚、メモリ容量、データ
処理時間を考慮してノード（30）、リンク（40）の数
は、極力少なくしている。例えば、互の道路の中心線が
ずれる交差点においては複数のノードが設定されること
になるが、ノード間の距離或は方位のずれが小さい交差
点では、互のノードを共用している（第２図Ｃ参照）。

以上のノード・リンクを設定する上においての基本と
し、特殊な場所例えば、分岐部の上に別の道路（高架道
路）が付設されている場所においては、分岐部のノード
（31）と高架道路のノード（32）が重ならないように設
定している（第１図Ｄ参照）。山間部のように折り返す
カープ点においては、カープの中央部に短いリンク（4
1）を設定する（第１図Ｅ参照）。

第２図は道路の中心線と車両の走行軌跡とが異なる場
所における直接近似を説明するための図であり、 道路幅の比較的大きな道路が交差する場所において
は、道路の中心線に近似させたリンク（40）に加えて、
鋭角に左折するコーナーに走行軌跡に近似させたダミー
リンク（4a）を設定する（第２図Ａ参照）。即ち、上記
交差点において、鋭角に左折する場所には、道路の中心
点に設定したノード（30）と車両の走行軌跡とが異なる
ため、後述する走行距離検出部（１）から得られるデー
タは、地図データから得られる距離データよりも短くな
る。そこで、道路の中心線に近似させたリンク（40）に
加えて、走行軌跡に近似させたダミーリンク（4a）を設
定することにより、位置検出の誤りを減少させることが
できる。

道路幅の比較的大きな道路が交差する場所であって、
左折車両の為に付設された補助道路（53）を通過する場
合には、道路の中心線に近似させたリンクに加えて、補
助道路（53）（走行軌跡）に近似させたダミーリンク
（4a）を設定する（第２図Ｂ参照）。即ち、左折車両の
為に付設された補助道路を通過する場合には、道路の中
心点に設定したノードと車両の走行軌跡とが異なるた
め、走行距離検出部（１）から得られるデータは、地図
データから得られる距離データよりも短くなる。そこ
で、上記鋭角に左折する場合と同様に走行軌跡に近似さ
せたダミーリンクを設定することにより、位置検出の誤
りを減少させることができる。

交差点の前後で道路幅が異なる場所においては、道路
の中心点をずらしてノード（3a）を設定している（第２
図Ｃ参照）。即ち、道路の中心線に基いてノード（30）
を設定するとノードが二つになり、車両の走行軌跡に近
似しなくなる。そこで、二つのノードを、道路の中心点
をずらして一つのノードで代用（以下代用ノード（3a）
と称する）すると共に、該代用ノード（3a）と隣接ノー
ド（30）とを代用リンク（4b）で接続することにより、
実際の車両の軌跡と近似したノード・リンクを設定する
ことができる。

道路が上下線が分離する場所においては、上記と同
様にノードの位置をずらして代用ノード（3a）、代用リ
ンク（4b）を設定している（第２図Ｄ参照）。即ち、道
路の中心点をずらしたノード（3a）で代用することによ
り、実際の車両の軌跡と近似したノード・リンクを設定
することができる。

上り線（54）と下り線（55）とが分離し、且つ所々で
亘り（56）がある道路においては、上下線に合わせてリ
ンク（40）を設定すると共に、亘りリンク（4c）を設定
している（第２図Ｅ参照）。

以上のように設定されたノード・リンクは地図メモリ
に格納される。

第３図はこの発明の地図メモリを組み込んだ位置検出
装置を示すブロック図であり、走行距離検出部（１）
と、走行方向検出部（２）と、上記道路地図メモリ
（３）と、両検出部（１）（２）から出力される走行距
離検出信号、走行方向検出信号、道路地図メモリ（３）
に格納されている地図データ、および後述する相関係数
評価部（６）から出力される評価データを入力として推
定位置を算出する推定位置算出部（４）と、上記道路地
図メモリ（３）に格納されている地図データと上記推定
位置算出部（４）から出力された位置データとを入力と
して相関係数を算出する相関係数算出部（５）と、相関
係数算出部（５）により算出された相関係数を入力とし
て相関係数と大小関数と評価し、現在位置を出力する相
関係数評価部（６）とから構成されている。

さらに詳細に説明すると、上記走行距離検出部（１）
は、例えば、車輪の回転を検出する光電スイッチを有
し、光電スイッチからの出力パルス信号の数をカウンタ
によりカウントすることにより車輪の回転数を得、カウ
ンタから出力されるカウントデータに対して、乗算器に
より１パルス当りの走行距離を算出することにより単位
時間当りの走行距離を算出する構成のものであればよい
が、ドップラシフト等に基いて車両の走行速度を算出
し、積分することにより走行距離を算出する構成のもの
等、従来公知の構成のものが使用可能である。

上記走行方向検出部（２）は、例えば、地磁気の水平
分力を検出することにより、単位時間当りの回転角度デ
ータを出力する地磁気センサが使用可能であるが、ジャ
イロ等も使用可能である。

上記推定位置算出部（４）は、上記走行距離検出部
（１）から出力される距離データ△ｌ、および上記走行
方向検出部（２）から出力される回転角度データθに基
いて、上記距離の東西方向成分△ｘ（＝△ｌ×cos
θ）、および南北方向成分△ｙ（＝△ｌ×sinθ）を算
出し、従前の位置データ（Px′,Py′）に対して上記各
成分△x,△ｙを加算することにより、現在の位置データ
（Px,Py）を算出するとともに、従前の位置データが有
している可能性がある限界誤差（距離誤差、回転角度誤
差等のセンサ誤差、および道路地図の誤差等を含む。但
し、この道路地図の誤差は第１図、第２図において説明
した方法を採用することによりセンサ誤差に比して無視
できるようになる。）に対して上記距離データに対応す
る限界誤差の増加分を加算することにより現在の位置デ
ータが有している可能性がある限界誤差Ｅを算出するも
のである。さらに、上記距離データ△ｌ、および回転角
度データθに基いてカーブ（分岐をも含む）を検出し、
上記道路地図メモリ（３）から読出した地図データ（ノ
ード）のうち、上記位置データ（Px,Py）を中心とする
限界誤差の範囲内に存在する道路上の位置を推定位置と
して図示しないメモリに登録しておくとともに、図示し
ないディスプレイ上に全ての推定位置を表示するように
している。

上記相関係数算出部（５）は、上記推定位置算出部
（４）において登録された全ての道路上の推定位置の動
きと道路地図メモリ（３）の道路との類似性を算出する
ものである。即ち、特定時点における各道路に対する推
定位置と道路地図メモリ（３）の道路上の位置（以下、
地図上の位置と略称する）との誤差を算出し、この誤差
をパラメータとする関数を累計して相関係数を算出する
ものである。

さらに詳細に説明すれば、特定時点は、所定距離毎、
或は所定時間毎に設定される相関係数の計算タイミング
を意味するものである。そして、相関係数は車両の移動
に伴って変化するものであり、上記相関係数を算出する
ための関数として、従前の相関係数をγi,jとし、今回
の演算により得られた相関係数を△γｊとすれば、新た
な相関係数γｉ＋1,jは γｉ＋1,j＝Ａ×γi,j＋Ｂ×△γｊ として得られることになる（但し、△γｊは誤差の絶対
値にマイナスを付した値であり、ｊは登録した推定位置
を示す係数である。また、A,Bは重みづけの係数であ
り、Ａ＝Ｂ＝0.5とすれば単純平均となる）。即ち、道
路に対する誤差が最も少ない道路に対応する推定位置の
相関係数が最も大きくなる。但し、相関係数の算出基準
を異ならせることにより、道路に対する誤差が最も少な
い道路に対応する推定位置の相関係数が最も小さくなる
ようにすることも可能である。また相関係数を算出する
ための関数としては、広く利用されている自乗和等の関
数を使用することが可能である。

上記相関係数評価部（６）は、上記各推定位置に対応
する相関係数の中に所定の閾値よりも大きいものが存在
するか否かを判別するとともに、所定の閾値よりも大き
い各推定位置に対応する相関係数同士の大小関係を評価
して、最も大きい相関係数に対応する推定位置を実際の
位置として保存し、条件が整えば、他の推定位置の登録
を抹消するものである。さらに詳細に説明すると、所定
の閾値よりも大きい相関係数が存在するか否かの判別、
および上記相関係数同士の大小関係の評価を特定時点毎
に行ない、所定の閾値よりも小さくなった相関係数に対
応する推定位置の登録を抹消し、登録が抹消されなかっ
た推定位置に対応する相関係数については、以後も順次
相関係数算出部（５）において新たな相関係数に更新さ
れ、再び上記の評価が行なわれることになる。そして、
上記一連の評価動作を行なうことにより、道路の分岐等
の影響を受けて最終的に１つの推定位置のみが残留し、
この残留した推定位置が現在位置として表示され続ける
ことになる。

上記位置検出装置の動作は以下の通りである。

即ち、車両の走行状態を検出するための走行方向検出
部（２）が必然的に有している誤差の限界量の範囲内に
存在する全ての道路について位置データを登録してい
る。そして、相関係数算出部（５）により上記全ての道
路について相関係数を計算し、相関係数評価部（６）に
より、実際の走行軌跡に対する道路の類似性を評価し、
最も相関係数の大きい道路を選択すると共に、道路上の
位置を検出することができる。

この場合において、道路地図メモリ（３）に格納して
いる道路地図が、道路の中心線を直接近似させたノード
（30）・リンク（40）、車両の走行軌跡を直接近似させ
たダミーリンク（4a）、代用リンク（4b）等で構成され
ているので、道路の中心線と実際の走行軌跡との距離差
に起因する誤差が生ずるのを減少させることができ、た
とえ、近接した道路があっても、走行中の道路との相関
係数を常時大きく維持し、正しい道路を検出することが
できる。また、右折、左折、カーブ点等のノード（30）
位置に基いて正確な位置をも検出することができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば、高速道路の駐車場等の出入り口にノードを
設定することも可能であり、或は道路の特徴がある場所
にノードを設定することが可能であり、さらに、位置検
出を相関係数に基く装置に替えて、走行軌跡と地図メモ
リの道路パターンとの一致により行なう装置を使用する
ことが可能であり、その他この発明の要旨を変更しない
限り種々の設計変更を施すことが可能である。

＜発明の効果＞ 以上のようにこの発明は、道路の中心線を直接近似さ
せたデータと、請求項１に掲げた（ａ）から（ｅ）まで
のデータのうち、いずれかのデータ又はこれらを組み合
わせたデータとで構成された道路網データを地図メモリ
に格納しているので、走行中の道路の検出精度を高める
ことができ、また、右折、左折、カーブ点等のデータ
（ノード・リンク）に基いて正確な位置をも検出するこ
とができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は道路の中心線を直接近似させるためのノード・
リンクの設定を説明する図、 第２図は道路の中心線と車両の走行軌跡とが異なる場所
における直接近似を説明する図、 第３図はこの発明の位置検出装置の地図メモリを組み込
んだ装置の一実施例を示すブロック図、 第４図は現在位置の検出を誤る場合を説明する図。 （１）……走行距離検出部、（２）……走行方向検出
部、 （３）……道路地図メモリ、（４）……推定位置算出
部、 （５）……相関係数算出部、（６）……相関係数評価部 （30）……ノード、（40）……リンク、 （4a）……ダミーリンク、（4b）……代用リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三藤 邦彦 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−208696（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−91512（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定タイミング毎に走行距離、および方位
   変化量を得て積算し、積算データに基いて地図メモリに
   格納している道路地図の何れかの道路上における自己の
   位置を検出する車両位置検出装置に用いられ、 上記道路地図が、道路の中心線を直接近似させたデータ
   とともに、次の（ａ）から（ｅ）までのデータのうち、
   いずれかのデータ又はこれらを組み合わせたデータを有
   することを特徴とする車両位置検出装置の地図メモリ。 （ａ）鋭角に折れ曲がっている道路において、コーナー
   に走行軌跡に近似させて設定したダミーリンク（4a）の
   データ、 （ｂ）右左折車両のために補助道路が付設されている道
   路において、当該補助道路に近似させて設定したダミー
   リンク（4a）のデータ、 （ｃ）交差点の前後で道路の中心点がずれている道路に
   おいて、道路の中心点をずらして１つのノード（3a）で
   代用し、この代用ノード（3a）と隣接ノードとを接続し
   た場合の、これらの代用ノード（3a）及び代用リンク
   （4b）のデータ、 （ｄ）上下線で分離する道路において道路の中心点をず
   らしたノード（3a）で代用し、この代用ノード（3a）と
   隣接ノードとを接続した場合の、これらの代用ノード
   （3a）及び代用リンク（4b）のデータ、 （ｅ）上り線と下り線とが分離し、かつ、渡りが可能に
   なっている道路において設定した渡りリンク（4c）のデ
   ータ。